核トロンベースのイオン衝突施設

NICA（核子ベースイオン衝突型加速器施設）^[1]は、ロシアのドゥブナにある合同原子核研究所によって建設中の粒子衝突型加速器複合施設で、固定ターゲットに抽出された核子イオンビームや、イオン、イオン陽子、偏極陽子、重陽子のビームの衝突などの実験を行う。^[2]加速イオンの予測最大運動エネルギーは、核子あたり4.5 GeV、陽子の場合は12.6 GeVである。^[3]

NICA複合体の主な要素は以下の通りである。^[4]

• 2層注入複合体
• ブースター
• 超伝導シンクロトロン
• 衝突型加速器施設
• 多目的検出器 (MPD)
• スピン物理検出器 (SPD)
• ビーム転送チャネル。

LU-20 入射装置は 5 MeV/n エネルギーのイオンを生成します。その後継として、7 MeV/n エネルギーまでの軽粒子加速が可能な 3 段式軽イオン線形加速器(LILAc)、13 MeV 陽子加速部、および 20 MeV 超伝導 HWR 陽子加速部が設けられています。

重イオン線形加速器（HILAc）は、2016年にJINR-Bevatech共同研究により考案され、 1パルスあたり2×10 ⁹粒子のビーム強度と10 Hzの繰り返し率で、重い金イオンを3.2 MeV/nのエネルギーまで加速します。金イオンは、JNIR製のKRION超伝導電子ストリング重イオン源から注入されます。

ブースターは超伝導 シンクロトロンで、重イオンを蓄積、冷却し、さらに600 MeV/nのエネルギーまで加速します。ブースターの円周は211メートルで、磁気構造はニュークロトロンのヨークの内側に取​​り付けられています。ブースターは10 ⁻¹¹ Torrの超高真空を確保することになっています。

NICA で使用される Nuclotron は 1987 年から 1992 年にかけて建設されました。これは、超伝導コイルを備えた「ウィンドウ フレーム」タイプの高速サイクル電磁石をベースにした世界初のシンクロトロンです。

この衝突型加速器は、2 つの同一の 503 メートル長の蓄積リングで構成され、MPD と SPD が反対側の直線部分の中央に配置されています。磁気剛性は最大 45 Tm、ビームチャンバー内の残留ガス圧は 10 ⁻¹⁰ Torr 以下、双極子磁石の最大磁場は 1.8 T、金原子核の運動エネルギーは 1.0 ～ 4.5 GeV/n です。ビームは垂直面で結合および分離されます。ビームを結合するセクションを通過すると、上部リングと下部リングの粒子束は共通の直線軌道に沿って互いに向かって移動し、MPD と SPD で衝突します。最終焦点セクションに沿って単口径レンズが設置されており、両方のビームが SPD と MPD に焦点を合わせられます。

MPD施設は、核子が「溶解」して構成するクォークとグルーオンを放出し、クォークグルーオンプラズマという新しい状態を形成する高温高密度のハドロン物質を研究するために設計されている。^[5]

SPD施設では、陽子と重陽子の偏極ビームを衝突させて粒子スピン物理学を研究することができます。^[6]

2013年までに、科学機器供給の国際入札が完了し、5つの主要サプライヤーが選定されました。2019年までに、機器のほとんどが納品され、設置されました。最初のテストは2019年後半に開始されました。^[7]当初2016年に終了する予定だった建設は、2020年現在、2022年までに完了する予定です。^{[8] [9] [10]}

• プロジェクトウェブサイト